关于网上实验预习测试系统设计与实现的论文

　　1、引言 在传统的实验教学中，实验教师要求学生在每次实验前对将要做的实验进行预习，并完成实验预习报告。在实际教学中教师发现，有很多同学虽然预习报告写得很好，但对实验的基本知识和内容并不了解，原因是部分学生的实验预习报告是抄袭实验讲义或其它同学而来的。那么如何有效地督促学生进行实验前的预习，达到真正的实验预习目的就是一个急需解决的难题。笔者提出了一个利用现代网络技术，进行网上预习测试的方法来解决这一难题。具体的做法是：在每次实验前，学生通过IE浏览器验证登录到网上实验预习测试系统中，完成网上测试并由计算机立即给出成绩。这样就能轻松完成测试任务。
　　2、网上实验预习测试系统的设计
　　网上实验预习测试系统设计时必须考虑以下因素：一是系统要简单易操作。该系统只是考查学生的实验预习情况，如是否了解本次实验所需仪器、实验的基本原理、基本概念等，所以考题要求简单、明了，系统也要简单易操作。二是要进行时间限定。要求每位学生的考试不超过二十分钟；三是要求计算机能够立即自动评卷；四是要求考试系统能随机组题，并产生多套试卷；五是考试系统要有一定的安全性、平台通用等。
　　2.1系统设计
　　本系统在体系结构上采用了基于B/S方式的Web三层模型：在此模型中，客户机上运行的应用程序是IE浏览器，中间层是Web服务器和服务器扩展程序，底层是数据库服务器。当用户通过浏览器向网络上的服务器发出请求时，Web服务器将其转换成数据库服务器能够接受的形式，再通过数据网关与数据库进行数据交换，对数据库的访问和应用程序的执行在服务器上完成。在B/S三层体系结构下,表示层、应用逻辑层、数据服务层被分为三个相对独立的单元，如图1所示。
　　表示层(Presentation)即Web浏览器。该层位于客户端，它的任务是向Web服务器提出服务请求， Web服务器对用户进行身份验证后用HTTP协议把所需的主页传送给客户端，并把它显示在Web浏览器上。
　　应用逻辑层(BusinessLogic)即具有应用程序扩展功能的Web服务器。该层中包含系统的.事务处理逻辑，位于Web服务器端。它的任务是接受用户的请求。其过程是：首先执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过SQL等方式向数据库提出数据处理申请，然后等待数据库服务器将数据处理的结果提交给Web服务器，最后由Web服务器传送回客户端。
　　数据服务层(DataService)即数据库服务器。该层位于数据库服务器端。它的任务是接受Web服务器对数据库操作的请求，实现对数据库查询、修改、更新等操作，把运行结果提交给Web服务器。
　　2.2功能设计
　　本系统在功能上要求简单方便，系统分为学生和教师两个模块。学生模块完成学生登录验证、密码修改、网上考试的功能。教师模块由用户管理、题库管理、随机组卷、修改密码四个模块构成。系统功能结构如图2所示。主要模块功能介绍如下：
　　学生模块是考试系统的一个核心模块，其功能对登录的学生进行验证，验证后允许其参加考试，并由系统自动进行倒计时，时间一到立即锁定计算机，不允许考生继续答题；另一个重要功能是实现考生的考试结果的提交功能，在这个功能中，考生只要确定自己答卷完毕，按一个确定键即可完成提交和自动评分功能。自动评分过程是：系统收到考生提交的答卷后，根据题目在试题库中的编号找出其标准答案，对照标准答案对考生答卷进行批改并计分，把成绩返回给考生。
　　教师模块中的重要模块有题库管理、随机组卷、用户管理三个模块。用户管理模块主要实现用户的添加、查询、浏览、编辑、删除功能。题库管理模块是教师模块中的核心模块之一，主要由试题检索、知识点管理、选择题管理和填空题管理模块组成。完成试题检索功能，知识点的添加、删除、编辑、浏览功能，选择题和填空题的添加、删除、编辑、浏览功能等。随机组卷功能经过设定考试名称、总分、题型分布、分值分布、知识点范围、考试时间和试卷有效期，再设定参加考试的学生就可以为每个考生随机组出一套试卷。
　　2.3数据库设计
　　考试系统中数据库设计是考试系统开发成功关键。根据前面提出的要求，在分析考试系统的数据流后，经过认真的数据库设计，得出了一系列高效的、明确的数据表。其中对于题库的设计是按一种题型一个表的方案来设计的，由于自动评分、考试时间等条件的限制以及功能简化的要求，本系统中只采用了答案唯一的选择题和填空题表。本系统中用到的重要的数据表有：题库表、试卷表、考生表、知识点表、试卷考生表、教师表等六种数据表。主要数据表字段意义及关联关系如图3所示：
　　该图中表1中的知识点字段关联不同题型的数据表如表2中的知识点字段，通过该字段，对考题抽取范围的知识点进行限制；表3试卷表中不同题型的知识点范围字段也分别与不同题型表中的知识点字段字段进行关联，系统出卷时受这些关联字段的条件限制。表3中试卷号字段与表4中试卷号字段关联，将抽取的试卷分配给不同考生。表4试卷考生表中的学号字段与表5学生表中的学号字段关联，以此获得学生信息。
　　2.4安全设计
　　考试系统安全设计十分重要，在设计时从以下几个方面考虑了系统的安全性。
　　登录验证。本系统在考生登录和管理员登录时都必须经过密码验证，只有验证通过方可登录，否则不允许登录。用户登录后，系统会自动记录用户的登陆时间、IP地址，以及离线时间等信息。
　　数据库安全考虑。为了防止题库文件被非法下载，采用数据库改名方法来控制。
　　页面安全控制。每一个页面通过一个会话级变量session(＂logon＂)验证是否为合法用户，如果不合法，则自动转到登陆页面。通过程序控制服务器缓存页面的读取，这样保证用户离开考试后，非法用户不能利用服务器缓存的页面非法进入系统。另外，还进行响应时间控制等。
　　3、网上预习测试系统的实现技术
　　网上预习测试系统主要采用ASP加数据库技术来实现。系统采用动态网站编程语言ASP内嵌VBScript、JavaScript脚本，查询语言采用通用SQL查询语句。后台数据库选用了微软的ACCESS，因为本系统数据量不大，ACCESS数据库可以满该系统需要。可视化网站制作工具采用流行的Dreamweaver4.0软件。
　　ASP技术是目前网站开发中常用的并为编程者所熟知的一种技术，通过使用ASP的组件和对象技术，用户可以直接使用ActiveX组件调用对象方法和属性，以简单的方式实现强大功能、动态、交互的高性能WEB应用程序。并且ASP程序运行在服务器端，安全性好。运用ASP提供的对象,可轻松实现服务器与客户端的信息交换、客户端之间的信息交换等。在ASP程序中，使用ADO组件来访问后台数据库。运用结构化查询语言SQL(Structured Query Language)来对数据库进行各种编辑、插入、更新、创建等操作。
　　4、结束语
　　实验教学中还存在着许多值得研究的和极需解决的问题，只要我们能够重视实验教学研究，把一些理论研究的成果与方法运用于实验教学上，一定能大大促进实验教学与管理的进步。本文就是一种将理论教学上常用的网上测试系统运用于实验教学中，提高了实验教学效率与管理水平。同时，该测试系统的应用还减轻了教师批阅预习报告的工作量，学生也节约了抄写预习报告的时间，具有较大的实际意义。从我校实际运用情况看，收到了良好的效果。